Скорость - дрейф - электрон
Cтраница 4
 |
Принципиальная схема установки для получения вольт-амперной характеристики газового разряда.| Вольт-амперная характеристика газового разряда. [46] |
Этот ток, называемый током насыщения, зависит от интенсивности ионизирующих факторов и конструктивных особенностей газоразрядной трубки. При дальнейшем увеличении напряжения скорость дрейфа электронов навстречу электрическому полю ( к аноду) возрастает и они приобретгют энергию, достаточную для ионизации молекул газа при столкновениях. При этом скорость дрейфа положительных ионов к катоду возрастает настолько, что ионы, попадая на катод, могут, в свою очередь, выбить из него электроны. Точка в соответствует таьому состоянию процесса, когда излученные катодом электроны порождают столько ионов, что они, падая на катод, вновь выбивают не меньшее количество электронов. При этом разряд из несамостоятельного переходит в самостоятельный и способен поддерживаться в отсутствие внешней ионизации. [47]
Рассмотренная нами задача весьма поучительна. Во-первых, она показывает, что релятивистские эффекты могут оказываться существенными не только при очень больших ( релятивистских) скоростях движения. Так, например, в вышеприведенной задаче скорость дрейфа электронов проводимости очень мала. Однако релятивистский эффект, с нею связанный, отнюдь не мал, так как концентрация электронов проводимости в проводе очень велика. [48]
В слабом поле дрейфовая скорость электронов в InP меньше, чем в GaAs, однако все же выше, чем в кремнии, и занимает на графике как раз промежуточное положение. При увеличении напряженности поля на том участке, где дрейфовая скорость электронов в GaAs, перевалив через максимум, уже начинает снижаться, скорость дрейфа электронов в InP еще продолжает расти. Достигнув значения около 2 - Ю7 см / с, скорость дрейфа электронов в InP также начинает снижаться, однако при значении поля около 16 кВ / см она по-прежнему выше, чем в кремнии. С другой стороны, в кремнии дрейфовая скорость электронов продолжает монотонно повышаться при увеличении напряженности поля и не достигает максимума. Причина того, что зависимость скорости дрейфа электронов проводимости от напряженности электрического поля в GaAs и InP имеет экстремальный характер, а в случае Si характеризуется монотонным ростом, кроется в различии зонной структуры этих материалов. [50]
Как обсуждалось в разделе 1.1, электроны в процессе начальной ионизации часто присоединяются к нейтральным атомам и образуют с ними отрицательные ионы. Устранение захвата электронов атомами увеличивает быстродействие ионизационной камеры, так как скорость дрейфа электронов приблизительно в 1000 раз больше скорости ионов. Кроме того, при этом уменьшается вероятность рекомбинации, так как электроны собираются значительно быстрее, чем положительные ионы. В действительности процесс рекомбинации в ионизационном детекторе происходит почти всегда в две стадии: сначала электроны захватываются с образованием отрицательных ионов, затем отрицательные и положительные ионы рекомбинируют. К сожалению, электроны могут захватываться не только нейтральными атомами основного газа в детекторе, но также и атомами примесного газа. Наиболее опасной примесью является кислород, так как электроны легко захватываются им; кислород может оказаться в счетчике вследствие течи или из-за поглощения в стенках. [51]
Как указал Вильсон [156], глубокое различие между строго одномерными и квазиодномерными системами ясно проявляется в зависимости времени захвата носителей заряда ловушками от напряженности внешнего электрического поля. В случае трехмерных систем время, необходимое для захвата электрона ловушкой, равно т ( yNt) - l ( ovjNt) - l, где у - константа бимолекулярной скорости захвата электрона ловушкой, равная произведению эффективного сечения захвата а на величину средней тепловой скорости электрона VT; Nt - объемная плотность ловушек. Приведенное выражение для времени захвата имеет силу до тех пор, пока величина скорости дрейфа электрона во внешнем электрическом поле VF меньше величины vт Поскольку значение тепловой скорости по порядку величины составляет 106см - с-1, то, для того чтобы сделать значения VF сравнимыми со значениями VT при / л 1 см2В - с-1, понадобилось бы внешнее поле напряженностью около 106В - см-1. Таким образом, для электрических полей, напряженность которых меньше величины порядка 106 В-см 1, время захвата электронов ловушками должно быть постоянной величиной. В одномерных системах складывается совершенно другая ситуация. Если расстояние между ловушками, расположенными в одной стопке, равно /, то время, которое необходимо частице, чтобы продиффундировать между соседними ловушками, равно тт 12 / D. [52]
 |
Двухстадийная твердофазная эпитаксия в КНС-технологии. [53] |
В МОП ИС, изготовленных по КНС-технологии, даже при упомянутом несовершенстве кристалличности, ожидается уменьшение потребления энергии. Положительный эффект достигается, в частности, в КМОП ИС, где упрощается взаимное пространственное разделение р-канальных и n - канальных транзисторов. Кроме того, при уменьшении размеров транзисторов возрастает напряженность электрического поля вдоль проводящего канала; при этом скорость дрейфа электронов и дырок начинает выходить на насыщение. Поскольку насыщенное значение скорости дрейфа примерно одинаково для КНС-структуры и объемного Si, недостатки КНС-технологии нивелируются. [54]
Вследствие малой подвижности положительных ионов практически весь ток разряда переносится здесь электронами, а положительные ионы лишь компенсируют пространственный заряд электронов. Поле в положительном столбе на несколько порядков величины меньше, чем поле в темном пространстве. Это обстоятельство, так же как и однородный вид положительного столба, указывает, что ионизация в этой области осуществляется не за счет скоростей дрейфа электронов в направлении поля, а главным образом благодаря большим хаотическим скоростям, полученным ими в результате большого числа упругих столкновений в электрическом поле. [55]
Страницы: 1 2 3 4